基于FPGA的数字电压表显示设计.doc

存档日期： 存档编号： 本科生毕业设计（论文）论 文 题 目： 基于 FPGA 的数字电压表设计 姓 名： XXX 学 院： 电气工程及自动化学院 专 业： 电气工程及其自动化 班 级 、 学 号 ： 指 导 教 师： XXXX XXX 大学教务处印制I摘要电子设计自动化(electronic design automation,EDA)是近几年发展迅速的将计算机软件、硬件、微电子技术交叉运用的现代电子设计技术其中 EDA设计语言中的 Verilog HDL 语言是一种快速的电路设计工具，其功能包涵了电路的描述、电路的综合和电路的仿真等三大电路设计内容本电压表的电路设计正是用 Verilog HDL 语言完成的。

本次设计的主要应用软件是美国 ALTERA 公司自行设计的一种 EDA 软件工具，即 MAX+PLUS Ⅱ本次所设计的电压表的测量范围是 0～5V，精度为 0.01V此电压表的设计特点为：通过软件编程下载到硬件实现,设计周期短,开发效率高关键词： FPGA Verilog HDL A/D 采集 数字电压表IIAbstractThe design of digital system is becoming faster, bulkier ,smaller and lighter than before. Electronic design automation is in the last few years quickly develop, it makes use of software , hardware ,micro-electronics technology to form a course of electronic design. Among them , the Verilog HDL language of EDA is a kind of tool of fast circuit design , the function covered the circuit describe , the circuit synthesize , the circuit imitate the true etc . The circuit of the design that use Verilog HDL language to complete . The this time design is primarily the applied software is MAX PLUS Ⅱ which is made by the United States ALTERA company.This system’s range is 0v to +5v and precision is 0.01v.Characteristics of this electric voltage watch is :Pass the software program to download the hardware o realize , design the period is short ,development the efficiency is high. Key words: FPGA Verilog HDL A/D Acquisition Digital voltageIII目 录摘要 .................................................................................................................................................IAbstract .....................................................................................................................................II1 绪论 ......................................................................11.1 研究的目的、意义及前景 .......................................11.2 研究的主要内容 ...............................................22 开发工具介绍 ...........................................................42.1 EDA 技术的简介 ..............................................42.2 FPGA 的概念与特点 ...........................................52.3 Verilog HDL 语言概述 .........................................72.4 软件工具 MAX+PLUSII 的简介 ...................................103 硬件电路设计 ..........................................................123.1 设计方案比较 ................................................123.2 硬件电路框图 ................................................123.3 ADC0809 模块 ..............................................133.4 FPGA 模块 ..................................................183.5 显示模块 ....................................................194 FPGA 功能模块的设计及仿真 .......................................214.1 系统软件原理 ................................................214.2 采样控制模块 ................................................224.3 数据处理模块 ................................................264.4 扫描、显示模块 ..............................................295 总结 .....................................................................34致谢 .......................................................................35IV参考文献 ....................................................................................................................................36XXX 大学本科生毕业设计 基于 FPGA 的数字电压表设计11 绪论1.1 研究的目的、意义及前景数字电压表（Digital Voltmeter）简称 DVM，是实验中的重要仪表，其数字化是指将连续的模拟电压量转换成不连续、离散的数字量并加以显示。

传统的实验用模拟电压表功能单一、精度低、体积大，且存在读数时的视差，长时间连续使用易引起视觉疲劳，使用中存在诸多不便而目前数字万用表的内部核心多是模／数转换器，其精度很大程度上限制了整个表的准确度，可靠性较差传统的数字电压表设计通常以大规模 ASIC(专用集成电路)为核心器件，并辅以少量中规模集成电路及显示器件构成ASIC 完成从模拟量的输入到数字量的输出，是数字电压表的心脏这种电压表的设计简单、精确度高，但是这种设计方法由于采用了 ASIC 器件使得它欠缺灵活性，其系统功能固定，难以更新扩展后来发展起来的用微处理器(单片机)控制通用 A/D 转换器件的数字电压表的设计的灵活性明显提高，系统功能的扩展变得简单，但是由于微处理器的引脚数量有限，其控制转换速度和灵活性还是不能满足日益发展的电子工业的需求而应用 EDA(电子设汁自动化)技术及 FPGA(现场可编程门阵列)，其集成度高、速度快、性能十分可靠、用户可自由编程且编程语言通俗易懂、系统功能扩展非常方便采用 FPGA 芯片控制通用 A/D 转换器可使速度、灵活性大大优于由微处理器和通用 A/D 转换器构成的数字电压表 [1]科学技术的发展为测量仪器、仪表提供了新原理和新技术以及新型的元、器体，同 时又对测量仪表提出了更新、更高的要求。

数字电压表(简写为 DVM)就是在精密电测量技术、计算技术、自动化技术和电子技术的基础上产生和发展起来的 数字式仪表是能把连续的被测量自动地变成断续的、用数字编码方式的、并以十进 制数字自动显示测量结果的一种测量仪表这是一种新型仪表，它把电子技术、计算技术、自动化技术的成果与精密电测量技术密切的结合在一起成为仪器、仪表领域中独 立而完整的一个分支 XXX 大学本科生毕业设计 基于 FPGA 的数字电压表设计21952 年，美国 NLS 公司首创四位数字电压表，到现在的五十多年中经过了不断的改进和提高电压表是从电位差计的自动化考虑中研制成功的，开始是四位然后是五位、六位，而现在发展到七位、八位数码显示；从最初的一、二种工作原理发展到几十种原理，从最早采用继电器、电子管发展到全晶体管化、集成电路化、微处理器化；认一台 DVM 只能测一、二种参数到能测十几种参数的多用型；显示器件也从辉光数码显示发展 到等离子体、发光二极管、液晶显示等电压表的体积和功耗越来越小，重量不断减轻，价格也逐步下降，可靠性越来越高，量程范围也逐渐扩大。

回顾一下电压表的发展过程，大致可分为以下三个阶段: 数字化阶段50－60 年代中期，电压表的特点是运用各种原理实现模数(A／D) 转换，即将模拟量转化成数字量，从而实现测量仪表的数字化 高准确度阶段由于精密电测量的需要，电压表开始向高准确度、高位数方向发展，出现了所谓复合型原理的仪表 智能化阶段60 年代末期，电子技术和工艺结构有了飞跃的发展，而大规模集成 电路 (LSI)与计算机技术相结合的产物是微处理器(简写为 μP)1972 年，美国 Intel 公司首创微处理器不久即研制出微处理器式数字电压表，实现了电压表数据处理自动化和可编程序因为带有存贮器并使用软件，所以可进行信息处理，可通。